DNA纳米技术实现新型纳米诊疗

发布时间:2018-11-09

近日,深圳大学、上海交通大学与美国威斯康辛大学、亚利桑那州立大学等多个课题组组建的国际合作团队,通过多年深入深度交叉,率先发现并揭示了DNA纳米结构可以在动物肾脏高效特异性蓄积的特性,发展出新型纳米诊疗技术用于急性肾损伤的预防和治疗。相关研究成果于11月8日在线发表于《自然-生物医学工程》杂志(Nature Biomedical Engineering, 2018, doi: 10.1038/s41551-018-0317-8)。该合作团队中,江大卫博士、葛志磊博士和任炯俊博士(现为韩国首尔国立大学助理教授)为论文共同第一作者,美国威斯康辛大学蔡伟波教授与深圳大学黄鹏教授,亚利桑那州立大学颜颢教授,上海交通大学樊春海教授为共同通讯作者。

急性肾损伤又名急性肾衰竭,全球范围每年新增病例高达1330万,死亡病例达到170万(根据2015年《The Lancet》《柳叶刀》杂志报道的统计数据)。目前,对于急性肾损伤,临床上尚没有很好的治疗方法。DNA纳米结构是一类利用DNA互补配对原则设计得到的自组装分子结构。该合作团队研究人员利用放射性同位素Cu-64分别标记了三种不同尺寸和形状的自组装DNA纳米结构,包括方块DNA折纸(90x60 nm),三角形DNA折纸(边长120 nm)和棒状DNA折纸(400 x 7nm)。他们通过正电子发射断层成像(Positron emission tomography, PET)观察和研究它们在小鼠体内的吸收、代谢、分布和排泄(ADME)。研究结果表明三种DNA纳米结构都在小鼠的肾脏高效特异性蓄积,摄取量高达~20%ID/g,显著高于常见的小分子药物和类似尺寸的纳米颗粒(通常< 5 %ID/g)。

这种纳米诊疗新技术利用了DNA纳米结构在肾脏的高摄取的特性,以及DNA本身所具有的抗氧化剂功能,有望实现对急性肾衰的有效保护。研究人员构建了小鼠急性肾衰模型,然后通过小鼠尾静脉注射一定剂量的DNA纳米结构,发现可以有效缓解小鼠的肾衰症状,使血液中的肌酐及尿素含量显著降低至正常水平。进一步的生物毒性和生物相容性研究表明,DNA纳米结构在活体内并没有引发免疫反应,具有很好的生物安全性和组织兼容性。该研究为急性肾损伤提供了一种安全有效的抗氧化疗法,并拓宽了DNA纳米技术在纳米诊疗中的应用范围。

论文原文链接:https://www.nature.com/articles/s41551-018-0317-8

(医学部 供稿)